Геологическое строение и минерально-сырьевые ресурсы северной и центральной евразии (на основе создания атласов карт геологического содержания масштабов 1:2 500 000 и 1:5 000 000)
На правах рукописи
Петров Олег Владимирович ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ И МИНЕРАЛЬНО-СЫРЬЕВЫЕ РЕСУРСЫ СЕВЕРНОЙ И ЦЕНТРАЛЬНОЙ ЕВРАЗИИ (на основе создания атласов карт геологического содержания масштабов 1:2 500 000 и 1:5 000 000) Специальность 25.00.11 – Геология, поиски и разведка твердых полезных ископаемых, минерагения ДИССЕРТАЦИЯ в виде научного доклада на соискание ученой степени доктора геолого-минералогических наук
Санкт-Петербург - 2012 г.
Официальные оппоненты: доктор геолого-минералогических наук, Шашорин Борис Николаевич Ведущий научный сотрудник ФГУП «ВИМС» доктор геолого-минералогических наук, академик РАН, профессор Рундквист Дмитрий Васильевич Главный консультант ГГМ РАН им. Вернадского доктор геолого-минералогических наук, профессор Короновский Николай Владимирович.
Заведующий кафедрой ФГБОУ ВПО «Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова»
Ведущая организация: Российский государственный геологоразведочный университет им.
Серго Орджоникидзе (РГГРУ)
Защита состоится 17 мая 2013 года в 11.00 на заседании диссертационного совета Д 216.005.01 при Всероссийском научно-исследовательском институте минерального сырья им. Н.М. Федоровского (ФГУП «ВИМС») по адресу: 119017, Москва, Старомонетный пер., д. 31.
С диссертацией в виде научного доклада можно ознакомиться в библиотеке Всероссийского научно-исследовательского института минерального сырья им. Н.М. Федоровского (ФГУП «ВИМС»).
Диссертация в виде научного доклада разослана «» февраля 2013 г.
Ученый секретарь диссертационного совета Луговская И.Г.
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПРЕДСТАВЛЕННОЙ РАБОТЫ Актуальность работы. Актуальность системного геологического изучения земной коры и оценки ее минерагенического потенциала возрастает с каждым годом. Это происходит, прежде всего, из-за того, что на фоне глобализации мировой экономики расширяется международное сотрудничество нашей страны с соседними государствами в области геологического изучения недр трансграничных территорий, охватывающих не только континентальные блоки земной коры, но и зоны перехода континент-океан, включая шельфовые и глубоководные океанические окраины Российской Федерации.
Совокупный анализ геологического строения и минерагении этих глобальных структур обусловливает необходимость корреляции в единой легенде формационных комплексов, тектонических элементов и металлогенических таксонов континентальных, шельфовых и глубоководных океанических окраин и совершенствования методов их геологического и прогнозно-металлогенического картографирования, отвечающих современным запросам геологической науки и практики. На этой основе формируется новый надрегиональный уровень геологической, минерагенической и геолого экономической изученности, необходимый для реализации геополитических интересов нашей страны, в том числе и при рассмотрении в рамках Комиссии ООН вопросов расширения внешних границ континентального шельфа арктических и дальневосточных морей Российской Федерации.
Таким образом, создание сводных и обзорных геологических, минерагенических и геолого-экономических карт Российской Федерации и международных атласов карт геологического содержания Северной и Центральной Евразии масштабов 1:2 500 000 и 1: 000 000 способствует развитию геологической науки, формированию общих знаний о геологическом строении и минерагеническом потенциале суши, континентального шельфа и материковых окраин этих регионов. Подготовленные атласы и опыт международного сотрудничества, накопленный в процессе их составления, ориентированы на укрепление минерально-сырьевой базы Российской Федерации и ее трансграничных территорий с соседними государствами и, прежде всего, с Казахстаном, Монголией и Китаем. Геолого-экономические карты атласов обеспечивают дальнейшее развитие международного экономического сотрудничества России с этими государствами.
Цель исследований заключалась в разработке и практической реализации в ходе международного сотрудничества новых принципов системного геологического изучения и оценки минерагенического потенциала земной коры и формирования на этой основе современной методологии составления сводных и обзорных геологических, минерагенических и геолого-экономических карт Российской Федерации и международных атласов карт геологического содержания Северной и Центральной Евразии масштабов 1:2 500 000 и 1:5 000 000, охватывающих трансграничные территории, а также континентальные, шельфовые и глубоководные арктические и тихоокеанские окраины Российской Федерации.
Задачи исследований.
Разработка научно-методических подходов к сводному и обзорному геологическому картографированию, основанных на развиваемом автором положении об иерархии геоблоковой делимости литосферы и увязке данных геологического картографирования современной поверхности земной коры с глубинным строением геоблоков.
Решение проблемы корреляции в единой легенде геологических комплексов континентальных, шельфовых и глубоководных океанических областей с целью использования их в качестве одного из основных геологических аргументов, учитываемых Комиссией ООН при рассмотрении вопроса о расширении внешних границ континентального шельфа арктических и дальневосточных морей Российской Федерации.
Обоснование двух групп геологических комплексов-индикаторов, соответствующих двум главным типам тектонических процессов: 1) корообразующим конструктивным (аккреционно-коллизионным) и 2) деструктивным, приводящим к распаду палеоконтинентов и переработке ранее сформированной континентальной коры, являющихся основой для получения принципиально новых знаний о природе геологических структур континентов, их океанических окраин и дна Северного Ледовитого и Тихого океанов.
Изучение металлогенической специализации комплексов-индикаторов конструктивных и деструктивных геодинамических процессов с целью оценки минерально-сырьевого потенциала территории Российской Федерации и трансграничных регионов Северной и Центральной Евразии.
Разработка новых принципов геолого-экономического районирования и структурирования минерально-сырьевой базы Российской Федерации с выделением на геолого-экономических картах минерально-сырьевых центров экономического развития, способствующих рациональному использованию недр Российской Федерации и дальнейшему развитию международного экономического сотрудничества в области минеральных ресурсов.
Научная новизна результатов проведенных исследований заключается:
- в научно-методической разработке и практической реализации ряда развиваемых автором базовых положений концепции иерархии геоблоковой делимости литосферы и увязке данных поверхностного геологического картографирования с глубинным строением геоблоков;
- в обосновании двух групп геологических комплексов-индикаторов, соответствующих двум главным типам тектонических процессов: 1) корообразующим конструктивным (аккреционно-коллизионным) и 2) деструктивным, приводящим к распаду палеоконтинентов и переработке ранее сформированной континентальной коры;
- в использовании металлогенической специализации комплексов-индикаторов в металлогеническом анализе и обобщении результатов количественной оценки минерально-сырьевого потенциала территории Российской Федерации и трансграничных регионов Северной и Центральной Евразии, позволивших уточнить геологические границы металлогенических провинций, зон, рудных районов, узлов и выделить наиболее перспективные участки недр с количественно оцененным ресурсным потенциалом;
- в разработке новых принципов геолого-экономического районирования и структурирования минерально-сырьевой базы Российской Федерации, учитывающих не только обобщенные результаты количественной оценки минерально-сырьевых ресурсов территории страны, включая месторождения и перспективные объекты с апробированными ресурсами категорий Р1, Р2 и Р3, но и обобщенные социально экономические показатели субъектов Российской Федерации.
Подготовленные на основе этих научно-методических разработок международные атласы карт геологического содержания содержат полную и всестороннюю характеристику особенностей глубинного геологического строения регионов, тектонического районирования фундамента и осадочной оболочки, создают основу трехмерного геологического картографирования континентальных, шельфовых и глубоководных океанических областей Северной и Центральной Евразии.
В основу создания международных атласов карт геологического содержания Северной и Центральной Евразии масштабов 1:2 500 000 и 1:5 000 000 были положены глубинные сейсмические и батиметрические материалы, результаты бурения сверхглубоких параметрических скважин, новые аналитические и изотопно геохронологические данные глубинного донного опробования и специализированные полевые исследования.
Высокие прогностические свойства карт базируются на иерархии геоблоковой делимости литосферы, геологических и тектонических комплексах-индикаторах, различающихся своими металлогеническими особенностями, а также на методиках лито геодинамического, формационного и бассейнового анализа, которые легли в основу оценки минерально-сырьевого потенциала этих громадных территорий.
На основе концепции иерархии геоблоковой делимости литосферы создан новый картографический продукт трехмерного геологического картирования и оценки минерально-сырьевого потенциала трансграничных территорий соседних государств, а также континентальных, шельфовых и океанических областей крупных регионов Мира.
Предложенные автором новые принципы геолого-экономического районирования и структурирования минерально-сырьевой базы Российской Федерации позволили выделить на геолого-экономических картах атласа минерально-сырьевые центры экономического развития. Критерии их выделения могут стать основой развития и использования минерально-сырьевой базы трансграничных территорий Российской Федерации, Казахстана, Монголии и Китая, что будет способствовать дальнейшему развитию международного экономического сотрудничества России с этими государствами.
Многолетний опыт организованных по инициативе и при активном участии автора совместных работ геологических служб и национальных академий наук России, стран СНГ, Евросоюза, США, Канады, Китая, Монголии и Республики Корея по созданию атласов карт геологического содержания показывает, что в процессе международного сотрудничества «границы» между национальными школами геологической картографии фактически стираются. На основе реализации крупных международных проектов происходит интеграция этих школ и формируется новая научная школа геологической картографии как ответ на требования времени. Эта школа базируется на глобальном информационном ресурсе разномасштабных геологических карт, созданных многими поколениями геологов, на корреляции и увязке в единой легенде разнообразных геологических структур континентов, зон перехода континент-океан и океанов.
Рациональное сочетание современных интернет-технологий сбора, хранения и обработки геологической, геофизической и космогеологической информации придает новое качество созданным геологическим картам. В будущем опыт международного сотрудничества будет способствовать еще большему сближению национальных научных школ, дальнейшему развитию интеграционных процессов между геологическими службами и национальными академиями наук в рамках крупных международных проектов, широкому обмену молодыми специалистами и усилению роли международных геологических комиссий, координирующих эту работу.
Практическая значимость работы заключается:
- в разработке новых научных принципов сводного изучения геологического и глубинного строения крупных регионов мира, тектонического районирования фундамента и осадочной оболочки, что является основой трехмерного геологического картографирования континентальных, шельфовых и океанических областей Северной и Центральной Евразии;
- в выявлении и обосновании волновой природы геоблоковой делимости литосферы, позволяющей разработать принципиально новые методы интерпретации геолого геофизических данных и новые технологии прогнозно-минерагенического анализа;
- в обосновании геологических комплексов-индикаторов конструктивных и деструктивных геодинамических процессов, необходимых для получения принципиально новых знаний о природе геологических структур континентальных, шельфовых и океанических областей Северной и Центральной Евразии и обеспечения геополитических интересов России при делимитации внешней границы континентального шельфа в Арктическом и Тихоокеанском бассейнах;
- в расширении международного сотрудничества России с соседними странами в области геологического изучения недр и минерагенического потенциала трансграничных территорий;
- в оценке перспектив развития минерально-сырьевой базы России с обоснованием новых минерально-сырьевых центров экономического развития как основы геолого экономического районирования территории России и международного сотрудничества с соседними странами.
Личный вклад соискателя состоит в научной разработке и практической реализации перечисленных выше базовых принципов анализа геологического строения и минерагении континентальных, шельфовых и глубоководных океанических окраин Российской Федерации, которые явились научной основой сводного и обзорного геологического картографирования. Автор диссертационной работы внес существенный вклад в обоснование волновой природы геоблоковой делимости литосферы, позволяющей разработать принципиально новые методы интерпретации геолого-геофизических данных и новые технологии прогнозно-минерагенического анализа. Им обоснована целесообразность выделения геологических комплексов-индикаторов конструктивных и деструктивных геодинамических процессов, необходимых для получения принципиально новых знаний о природе геологических структур континентальных, шельфовых и океанических областей Северной и Центральной Евразии, и обобщены результаты количественной оценки минерально-сырьевого потенциала территории Российской Федерации и трансграничных регионов Северной и Центральной Евразии. Он лично принял участие в разработке новых принципов геолого-экономического районирования и структурирования минерально-сырьевой базы Российской Федерации. Во всех исследованиях автор являлся инициатором их постановки, принимал участие в интерпретации полученных результатов исследований, был организатором и участником переговоров с представителями геологических служб стран-участниц международных проектов в качестве председателя Главной редколлегии по геологическому картографированию территории Российской Федерации и вице-президента подкомиссии по Северной Евразии Комиссии по геологической карте Мира при ЮНЕСКО.
Защищаемые положения:
1. Созданы научно-методические основы геологического изучения крупных таксонов земной коры, базирующиеся на развиваемом автором положении об иерархии геоблоковой делимости литосферы и увязке данных поверхности с глубинным строением геоблоков, что способствует решению проблемы корреляции в единой легенде геологических комплексов континентальных, шельфовых и глубоководных океанических областей. Предложенные автором разработки использованы при составлении государственной геологической карты территории Российской Федерации и ее континентального шельфа, а также в качестве основы создания международных атласов карт геологического содержания масштабов 1:2 500 000 и 1:5 000 территории Северной и Центральной Евразии в рамках комиссии по геологической карте мира при ЮНЕСКО.
2. Корреляция геологических комплексов континентов, зон перехода континент океан и океанов позволила выделить две группы комплексов-индикаторов, соответствующих двум главным типам тектонических процессов: 1) корообразующим конструктивным (аккреционно-коллизионным) и 2) деструктивным, приводящим к распаду палеоконтинентов и переработке ранее сформированной континентальной коры - рифтингу, формированию крупных магматических провинций и базитовых дайковых комплексов. Комплексы-индикаторы дают возможность получить принципиально новые знания о глубинном строении этих территорий, отразить природу геологических структур дна Северного Ледовитого и Тихого океанов с учетом всех современных методов исследований и использовать международные атласы карт в качестве одного из основных геологических аргументов, учитываемых Комиссией ООН при рассмотрении вопроса о расширении внешних границ континентального шельфа арктических и дальневосточных морей Российской Федерации.
3. Положения о геоблоковой делимости литосферы и комплексах-индикаторах конструктивных и деструктивных геодинамических процессов использованы для выделения крупных таксонов с различной металлогенической специализацией и количественной оценки минерально-сырьевого потенциала территории Российской Федерации и трансграничных регионов Северной и Центральной Евразии. На этой основе уточнены геологические границы металлогенических провинций, зон, рудных районов, узлов и выделены наиболее перспективные участки недр с количественно оцененными прогнозными ресурсами.
4. Разработаны новые принципы и критерии геолого-экономического районирования и структурирования минерально-сырьевой базы Российской Федерации, на основе которых, с учетом запасов полезных ископаемых и апробированных прогнозных ресурсов участков недр, а также обобщенных социально-экономических показателей субъектов РФ, выделены минерально-сырьевые центры экономического развития.
Предложенные автором критерии и методика их выделения могут стать основой развития и использования минерально-сырьевых баз трансграничных территорий Российской Федерации, Скандинавских стран, Казахстана, Монголии и Китая, что будет способствовать дальнейшему развитию международного экономического сотрудничества России с этими государствами.
Апробация и практическое использование результатов исследований.
Результаты работы были использованы Роснедра при создании Государственной геологической карты Российской Федерации масштаба 1:2 500 000 и проведении совместных с геологическими службами стран СНГ, Китая, Монголии, Республики Корея, США, Канады, Дании, Скандинавских стран и Германии работ по международным проектам в качестве основы для составления атласов карт геологического содержания для приграничных территорий России с соседними странами. Среди них следующие проекты:
Проект «ГИС Атлас геологических карт России, стран СНГ и сопредельных государств, масштаб 1:2 500 000», который был начат в 2005 г. В нем приняли участие Республика Казахстан, Украина, Армения, Азербайджан, Республика Беларусь, Грузия, Таджикистан, Узбекистан, Туркменистан, Кыргызстан и Молдова. Проект сыграл ключевую роль в сотрудничестве России со странами СНГ. Впервые, за последние 15 лет после распада Советского Союза, была произведена увязка геологических основ по приграничным территориям и создана новая унифицированная информационная система по геологическому строению и минеральным ресурсам территории стран СНГ масштаба 1:2 500 000.
Проект «Атлас геологических карт Центральной Азии и сопредельных территорий масштаба 1:2 500 000», стартовавший в 2002 г. по решению геологических служб пяти стран: России, Китая, Монголии, Казахстана и Республики Корея. Созданный на площадь свыше 10 млн. км2 комплект геологических карт послужил основой уточнения геологического строения и минерагении этой огромной территории и позволил значительно уточнить и дополнить государственные геологические карты приграничных территорий Российской Федерации, выделить принципиально новые перспективные территории для обнаружения месторождений полезных ископаемых.
Проект «Атлас геологических карт Циркумполярной Арктики масштаба 1: 000 000», который был начат в 2003 г. в качестве нового этапа картографического обобщения накопленных за последние десятилетия геолого-геофизических материалов по территории Арктики. Проект реализуется геологическими службами приарктических государств - Россией, Норвегией, Данией, Канадой, США, при активной поддержке Комиссии при ЮНЕСКО по геологической карте Мира. Проведение совместных работ по проекту способствует выработке общей позиции приарктических стран по проблеме делимитации внешней границы континентального шельфа в Арктическом бассейне.
Участие в таких проектах позволило нашей стране решить не только задачи, связанные с уточнением особенностей геологического строения своих приграничных территорий, но также обеспечить представление и использование геологической информации в соответствии с современными международными стандартами.
Работа прошла апробацию в головных отраслевых институтах Роснедра и РАН, профильных комитетах Совета Федераций и Государственной Думы Федерального собрания Российской Федерации. Геологические карты атласов масштаба 1:2 500 000 и 1: 000 000 демонстрировались на 31-й, 32-й, 33-й и 34-й сессиях Международного геологического конгресса в Бразилии (2000), Италии (2004), Норвегии (2008) и Австралии (2012), где получили всеобщее признание. Кроме того, основные положения диссертационной работы в период с 2000 по 2012 г.г. неоднократно докладывались на международных и всероссийских совещаниях, конференциях и симпозиумах.
Материалы исследований, отражающие рассмотренную в докладе тематику, помещены в 141 печатной работе различных изданий, в том числе 61 публикация в ведущих рецензируемых журналах, определенных ВАК, и в 30 монографиях.
Результаты работы послужили основой для принятия ряда важнейших решений в сфере геологического изучения и воспроизводства минерально-сырьевой базы России и были использованы Федеральным агентством по недропользованию (Роснедра) при создании Государственных геологических карт Российской Федерации масштабов 1: 500 000 и 1:1 000 000 и в обосновании главных направлений регионального геологического изучения территории Российской Федерации и её континентального шельфа, нашедших свое отражение в «Основных направлениях развития работ общегеологического и специального назначения по региональному изучению недр суши, континентального шельфа Российской Федерации, Арктики и Антарктики на период до 2020 года» (утверждены приказом Минприроды России от 26.12.2006 № 292), «Долгосрочной программе изучения недр и воспроизводства минерально-сырьевой базы России на основе баланса потребления и воспроизводства минерального сырья» (утверждена Минприроды России от 16.07.2008, № 151).
6 февраля 2012 г. распоряжением Правительства Российской Федерации № 146-р работе «Государственная геологическая карта Российской Федерации», в подготовке которой автор диссертационной работы принимал самое непосредственное участие, была присуждена премия Правительства Российской Федерации за 2011 год в области науки и техники.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из вступительной части, четырех глав с обоснованием выдвинутых положений, краткого заключения и списка публикаций соискателя по теме диссертации. Общий объем составляет 51 страницу, в том числе 2 таблицы и 30 рисунков.
В представленной в виде научного доклада работе использованы материалы многолетних исследований, проводившихся соискателем при активном содействии или совместно со многими коллегами из ЦАГРЭ, ФГУП «ВНИИокеангеология» и ФГУП «ВСЕГЕИ», других научно-исследовательских учреждении, ВУЗов и производственных организаций. На ранних этапах самостоятельной работы автор постоянно ощущал внимание и дружескую поддержку со стороны старших товарищей, руководителей и ведущих ученых ФГУП «ВНИИокеангеология»: И.С. Грамберга, Д.А. Додина, Г.Э.
Грикурова, В.Д. Каминского, Г.И. Иванова, Г.А. Черкашева, А.Н. Смирнова, О.И.
Супруненко и др. В последующие годы исследования проводились в теснейшем творческом контакте с другими коллегами в ФГУП «ВСЕГЕИ», что подтверждается соавторством со многими из них в ряде публикации. Полезные советы и рекомендации при обсуждении результатов исследований были получены от специалистов и сотрудников ФГУП «ВСЕГЕИ» - Л.И. Красного, А.И. Жамойды, В.Л. Масайтиса, С.И.
Романовского, Б.А. Блюмана, С.Н. Кашубина, С.П. Шокальского, Т.Н. Корень, Г.А.
Шаткова, Е.В. Плющева, В.И. Вялова, А.И. Ларичева, Ю.М. Эринчека, В.Р. Вербицкого, Н.Н. Соболева, В.В. Шатова, С.С. Шевченко, С.А Кимельмана, И.А. Неженского, В.П.
Феоктистова, В.Ф. Проскурнина, А.С. Вольского, А.Н. Мельгунова, Е.П. Миронюка, А.В.
Молчанова, Ю.Б. Миронова, А.С. Застрожнова, Н.И. Гусева, М.А. Шишкина, С.А.
Сергеева, А.К. Худолея и др., от ученых и коллег из других организаций: А.Ф. Морозова, Е.А. Киселева, Б.К. Михайлова, И.Ф. Мигачева, Н.В. Короновского, Н.П. Лаверова, Д.В.
Рундквиста, В.Е. Хаина, А.И. Ханчука, Ю.Г. Леонова, М.Г. Леонова, М.А. Федонкина, С.Д. Соколова, В.А. Верниковского, И.Ф. Глумова, В.В. Ярмолюка, В.Н. Пучкова, Н.С.
Бортникова, А.И. Татаркина, Ю.Б. Марина, О.А. Дюжикова, И.И. Поспелова, А.А.
Кременецкого, Е.М. Аксенова, Б.К. Михайлова, И.Г. Печенкина, О.Н. Симонова, А.Е.
Натальенко, Н.И. Пруцкого и многих других. Помощь в сборе фактического материала и в проведении полевых работ автору неизменно оказывали руководители и геологи многих производственных организаций. Автор выражает им сердечную благодарность, а также всем другим коллегам, содействовавшим автору в проведении исследований и подготовке диссертационной работы.
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДОКЛАДА В четырех разделах доклада в сжатой форме приведены материалы, отражающие наиболее существенные результаты исследований соискателя. Все эти исследования были направлены на обоснование эффективности принципов создания сводных и обзорных геологических карт Российской Федерации и международных атласов карт геологического содержания Северной и Центральной Евразии масштабов 1:2 500 000 и 1: 000 000. В результате проведенных работ сформирован новый надрегиональный уровень геологической и минерагенической изученности, отвечающий современным запросам нации и необходимый для реализации геополитических интересов нашей страны при рассмотрении актуальных вопросов оценки минерально-сырьевой базы и геолого экономического районирования ее территории и вопросов расширения внешних границ континентального шельфа арктических и дальневосточных морей Российской Федерации.
В первом разделе на основе развиваемых автором положений об иерархии геоблоковой делимости литосферы и увязке данных геологического картографирования с глубинным строением геоблоков обосновываются научно-методические принципы сводного и обзорного геологического картографировании и корреляции в единой легенде геологических комплексов континентальных, шельфовых и глубоководных океанических областей.
Во второй части доклада обосновывается выделение геологических комплексов индикаторов для получения принципиально новых знаний о природе геологических структур дна Северного Ледовитого и Тихого океанов и их использования в качестве одного из основных геологических аргументов, учитываемых Комиссией ООН (UNCLOS) при рассмотрении вопроса о расширении внешних границ континентального шельфа арктических и дальневосточных морей Российской Федерации.
В третьем разделе на основе положения о геоблоковой делимости литосферы и комплексах-индикаторах конструктивных и деструктивных геодинамических процессов обосновываются критерии оценки минерально-сырьевого потенциала территории Российской Федерации и трансграничных регионов Северной и Центральной Евразии и выделения наиболее перспективных участков недр с количественно оцененным ресурсным потенциалом различных видов полезных ископаемых.
В четвертом разделе рассмотрены новые принципы геолого-экономического районирования и структурирования минерально-сырьевой базы Российской Федерации с целью выделения на геолого-экономических картах минерально-сырьевых центров экономического развития, способствующих рациональному использованию недр Российской Федерации и дальнейшему развитию международного экономического сотрудничества в области экономики минеральных ресурсов.
1. Первое защищаемое положение Созданы научно-методические основы геологического изучения крупных таксонов земной коры, базирующиеся на развиваемом автором положении об иерархии геоблоковой делимости литосферы и увязке данных поверхности с глубинным строением геоблоков, что способствует решению проблемы корреляции в единой легенде геологических комплексов континентальных, шельфовых и глубоководных океанических областей. Предложенные автором разработки использованы при составлении государственной геологической карты территории Российской Федерации и ее континентального шельфа, а также в качестве основы создания международных атласов карт геологического содержания масштабов 1: 500 000 и 1:5 000 000 территории Северной и Центральной Евразии в рамках комиссии по геологической карте мира при ЮНЕСКО.
Структуры гравитационной неустойчивости Земли, при выделении которых, автор наряду с геологическими широко использовал морфометрические и геофизические данные [58], покрывают всю поверхность планеты и могут отображать определенные закономерности тектонического и минерагенического структурирования земной поверхности. Границы структур гравитационной неустойчивости Земли и геоблоков, установленные морфометрическими и геоморфологическими методами, полностью совпадают с границами надрегиональных блоков (геоблоков) Земли, выявленными Л.И. Красным [1984] на тектонической основе как в пределах континентальной, так и океанической литосферы. У. Кэри [1991] подчеркивает сохранение размеров и формы этих полигональных образований без какого-либо заметного различия между материками и океанами (Рис. 1).
Региональные и локальные морфоструктурные блоки северного полушария рассматривались автором [57-58] на примере центрального сектора Арктики, а южного — на примере Южной Африки. Всего в пределах центрального сектора Арктики на основе количественных методов разложения рельефа были выделены геоблоки двенадцати 2 порядков регионального и локального уровня площадью от 1 1,5 млн км до 5 7 км (Рис. 2).
Формирование геоблоковой делимости земной коры и литосферы связывается автором [10, 57-58] с возникновением фрактальных структур гравитационной неустойчивости или ячеистых стоячих внутренних гравитационных волн Земли.
При рассмотрении общих закономерностей фрактальности тектонических и минерагенических структур В.Е. Хаин в работе «Основные проблемы современной геологии» [2003] отмечает: «Так или иначе, долгое время казалось, в том числе автору этих строк, что истолкование регматической сети мыслимо лишь в рамках ротационной гипотезы.
Однако недавно О.В. Петров (1992) обратился к физическому явлению, которое до этого не привлекало внимания исследователей твердой Земли, - явлению так называемых внутренних гравитационных волн. О.В. Петров логично посчитал, что, чем крупнее установленные им неоднородности, тем глубже должна находиться поверхность раздела, на которой действуют порождающие их внутренние гравитационные волны, вплоть до границы мантии и ядра. По существу, речь должна идти не о том, реально ли возникновение внутренних гравитационных волн в толще земных недр, а о том, достаточен ли масштаб их проявления для создания той картины фрактальности твердых земных оболочек, в первую очередь литосферы, которая выявляется структурным и морфоструктурным анализом. Что касается фрактальности (блоковости) вообще, то к выводу о ее проявлении и большом значении в структуре коры независимо пришли сейсмологи М.А. Садовский и др. [1978], для которых эта ее особенность представляет первостепенный интерес» (Хаин, 2003;
с. 223-224).
Аравийская Эль-Джуф Чад Кокос Гвиaна Сомалийская Конго Ангольская Бразильская Парана Перуанская Кубанго Наска ри ха ла Ка ая кск Кару би Чилийская Капская м Аргентинская оза Мадагаскарская М Агульяс Беллинсгаузена Антарктич еская Рис. 1. Распределение впадин и поднятий на континентальной и океанической коре [Кэри, 1991].
а - гипсометрическая схема;
б - ячеисто-блоковое строение.
10 С ЛЕ ЕВ Е Д 20 О РН 25 В О Ы 30 КЕ И Т Й А Ы Н Й Норильск Рис. 2. Новейшие региональные структуры гравитационной неустойчивости Земли центрального сектора Российской Арктики [58].
а — цифровая гипсометрическая схема, б — морфоструктурные формы дневного рельефа и базисные поверхности гониобазит. 1 — границы структур;
2 — погружающиеся участки структур гравитационной неустойчивости;
3 — некоторые разрывные нарушения;
4 — изогипсы поверхности Мохоровичича, км от уровня моря [Сиб. платформа. Геол. и пол. ископ. СССР..., 1987. Т. 4]. Нормальная равнопромежуточная коническая проекция. Масштаб 1: 5 000 000.
Практическая реализация концепции глобальной фрактальной тектонической и минерагенической делимости осуществлена при участии автора в процессе создания «Геолого-минерагеническоой карты Мира» (ГМКМ) масштаба 1:15 000 000 [Геолого минерагеническая…, 2000] с объяснительными записками [Геология и минерагения…, 2000;
Минерально-сырьевые ресурсы континентов…, 2000;
Нефтяные ресурсы континентов и транзиталей…, 2000;
Минерально-сырьевые ресурсы Мирового океана…, 2000) и коллективной монографии «Опыт гармонизации…, 2000»], впервые охватившей все глобальные структуры Земли: континенты, океаны и их зоны сочленения (активные и пассивные транзитали, глобальные структуры континентов, зон перехода континент-океан ( активных и пассивных) и океанов и слагающие их геоблоки.
При составлении ГМКМ в качестве оптимального элемента тектонической и минерагенической делимости континентов, океанов и их зон сочленения (активных и пассивных транзиталей) был принят геоблок в понимании Л.И. Красного, считавшего что «….. геоблоками следует называть крупные региональные структуры размером (800 1400)(1500-2200) км, обладающие характерными чертами литогенеза, магматизма, метаморфизма и отсюда – определенными формационными рядами и соответственно, типовым набором минерагенических особенностей» [Красный, 1967, с. 117] (Рис. 3).
Важно подчеркнуть, что развиваемая автором концепция геоблоков Л.И. Красного [1984], инвариантна по отношению к любой ныне существующей геодинамической концепции и как показал наш опыт может успешно использоваться при совокупном анализе истории развития и минерагении сопредельных континентов, зон перехода континент-океан и океанов. Решение задачи такого уровня требует разработки определенных принципов корреляции синхронных процессов, проявленных в сопредельных структурах континентов, их окраин - активных и пассивных и глубоководных частей океанов.
Рис. 3. Общая схема геоблоков Земли (включая межгеоблоковые системы) [Опыт гармонизации…, 2001].
Геоблоки континентов: 1 - кратонные, 2 - плитные, платформ: а) древних, б) молодых, 3 мозаичные (с массивами-микроконтинентами), 4 - трапповые, 5 - глубинных синеклиз,6-складчато надвиговые (нерасчлененные), 7-8 - граничные системы: 7 - прогибов-перикратонных, 8 - краевых, - авлакогенов, 10 - окраинно-континентальных вулканогенных поясов.
Геоблоки транзиталей: 11 - краевых морей, 12 - островных дуг, 13 - глубоводных желобов. 14 Океанские геоблоки: а) ранние, б) поздние, 15 - микроконтиненты, 16 - срединно-океанские подвижные пояса, 17 - океанские подводные и островные поднятия, 18 - океанские георазделы, 19 красноморский рифт, 20 - океанские горячие пятна, 21 - границы геоблоков.
Такая задача, выполняемая под руководством и непосредственном участи автора, решалась при выполнении Международного проекта «Атлас геологических карт Циркумполярной Арктики масштаба 1:5М», который был начат в 2003 г. в качестве нового этапа картографического обобщения геолого-геофизических материалов, накопленных за последние десятилетия по территории Арктики. Атлас представляет собой комплект цифровых карт с базами данных, составленных на единой топографической основе (IBCAO 2.23) и отражающих современные представления о тектонике, глубинном строении и геологической истории Арктического океана и его континентального обрамления до 60°с.ш. При создании Атласа впервые для обобщающих карт такого масштаба собственно картосоставительский процесс сопровождается получением нового знания с использованием всего арсенала современных средств геологического изучения морских и наземных территорий: международных полевых геологических исследований, получения новых геофизических, батиметрических, изотопно-геохимических и геохронологических данных. Проект реализуется геологическими службами приарктических государств: России, Канады, США, Норвегии, Дании, Швеции, а также Германии, при активной поддержке Комиссии по геологической карте Мира (CGMW) при ЮНЕСКО. Рабочие совещания по этому проекту состоялись в 2004–2011 гг. в Калгари, Анкоридже, Тромсё, Тронхейме, Париже и Санкт-Петербурге. В результате работ первого этапа международными рабочими группами составлены геологическая карта масштаба 1:5М (страна-координатор – Канада) и карты потенциальных полей – аномального магнитного поля и поля силы тяжести того же масштаба (страна-координатор – Норвегия) (Рис. 4).
В августе 2008 г. геологическая и геофизические карты были представлены на 33-й сессии Международного геологического конгресса в г. Осло и вызвали значительный интерес и одобрение специалистов. К 34-му МГК в г. Брисбене в 2012 году была составлена первая версия (draft) тектонической карты (страна-координатор – Россия) и был проведен в рамках Конгресса специальный симпозиум по геологии и тектонике Циркумполярных областей. К следующему – 35-му МГК в 2016 году намечается подготовить металлогеническую карту и карту энергетических ресурсов Циркумполярной Арктики. Для составления тектонической карты (TeMAr) в 2010 г. сформирована международная рабочая группа. При составлении тектонической карты наряду с другими материалами используются новейшие данные, получаемые в ходе выполнения национальных программ приарктических государств по делимитации внешней границы континентального шельфа.
Тектоническая карта ориентирована на задачу увязки в единой легенде картографического представления геологических структур глубоководных частей Арктического и Норвежско-Гренландского бассейнов, шельфов окраинных морей и наземных областей континентального обрамления океанов. Тектоническая карта сопровождается набором дополнительных цифровых карт, отражающих глубинное строение регионов, тектоническое районирование фундамента и осадочной оболочки картографируемой территории, геодинамические типы осадочных бассейнов, границы крупных изверженных провинций различного возраста, а также глубинными геолого геофизическими разрезами и сейсмо-стратиграфическими разрезами осадочных бассейнов, придающими третье измерение создаваемой тектонической карте.
Совместное составление тектонической карты, как создание международного «Атласа геологических карт Циркумполярной Арктики» в целом, кроме всего прочего, будет способствовать выработке общей позиции приарктических государств по проблемам делимитации внешних границ арктического континентального шельфа.
В настоящее время задача увязки в единой легенде внутри- и окраинно континентальных областей, зон перехода континент-океан и океанов (масштабы 1:2500 000 и 1:1 000 000) решается в текущем проекте «3D моделирование глубинного строения литосферы и металлогения Центральной и Восточной Азии», который продолжает и развивает совместную работу геологических служб России, Китая, Монголии, Казахстана и Республики Корея по этому региону (Рис. 5).
Рис. 4. Международный проект «Атлас геологических карт Циркумполярной Арктики, масштаб 1:5000 000».
Рис. 5. Пространственные границы международного проекта «3D моделирование строения литосферы и металлогения Центральной и Восточной Азии».
Углубленный анализ собранный и интегрированный в ГИС-Атлас богатый геологический материал на основе развиваемой автором концепции геоблоков позволяет более детально взаимосвязи тектонических и минерагенических процессов, сопровождающих формирование и преобразование земной коры континентов, зон перехода континент-океан и океанов, а также даст возможность выявить новые геологические закономерности формирования и размещения металлогенического и нефтегазового потенциала Азиатского континента и его активных и пассивных окраин.
Международный проект «ГИС-Атлас России и сопредельных стран СНГ», завершенный в 2008 г., включает семь сводных цифровых карт масштаба 1:2 500 000:
геологическую тектоническую, металлогеническую, топливно-энергетических ресурсов, прогнозно-минерагеническую на углеводородное сырье, карта гравитационного и магнитного полей, космический образ территории СНГ. Площадь проекта охватывает Арктический шельф России, окраинные моря и современные островные дуги западной части Тихого океана. Тектоническая карта отражает особенности глубинного строения областей перехода континент-океан (Рис. 6).
В легенде к карте (Рис. 7) выделены два блока: первый - содержит соответствующие условные обозначения легенды к тектонической карте Центральной Азии и в связи с расширением территории на северо-восток дополнен новыми элементами, характерными для структур восточной активной окраины Азиатского континента. Второй - наследует соответствующую часть легенды той же карты и расширен за счет новых элементов северной пассивной окраины континента и океанических областей Арктики.
Легенда позволяет показать погребенные плитные комплексы доокеанического этапа с отражением их возраста и мощности, что немаловажно для оценки перспектив нефтегазоносности структур. В пределах окраиноморских и шельфовых бассейнов цветным крапом выделены структуры с различными типами строения земной коры. На карте в океанических областях показаны глубоководные котловины и троги, срединно океанические хребты, трансформные разломы, сейсмофокальные зоны, глубоководные желоба, островные дуги, подводные вулканические хребты и другие структуры.
Рис. 6. Тектоническая карта России и сопредельных стран СНГ масштаба 1:2 500 000.
Рис. 7. Легенда Тектонической карты России и сопредельных стран СНГ масштаба 1:2 500 000.
Использование взаимодополняющих тектонических, магматических и металлогенических критериев в концепции геоблоковой делимости литосферы представляется весьма перспективным подходом при создании не только обзорных тектонических и металлогенических карт, но и карт более крупных масштабов. Этот подход позволяет на единой основе увязать между собой глобальный, региональный и локальный уровни тектонического и металлогенического районирования и картографирования.
2. Второе защищаемое положение Корреляция геологических комплексов континентов, зон перехода континент океан и океанов позволила выделить две группы комплексов-индикаторов, соответствующих двум главным типам тектонических процессов: 1) корообразующим конструктивным (аккреционно-коллизионным) и 2) деструктивным, приводящим к распаду палеоконтинентов и переработке ранее сформированной континентальной коры - рифтингу, формированию крупных магматических провинций и базитовых дайковых комплексов. Комплексы индикаторы дают возможность получить принципиально новые знания о глубинном строении этих территорий, отразить природу геологических структур дна Северного Ледовитого и Тихого океанов с учетом всех современных методов исследований и использовать международные атласы карт в качестве одного из основных геологических аргументов, учитываемых Комиссией ООН при рассмотрении вопроса о расширении внешних границ континентального шельфа арктических и дальневосточных морей Российской Федерации.
Поскольку диссипативные структуры на глобальном, региональном и локальном уровне в виде единой иерархии охватывают всю поверхность Земли, дивергентные и конвергентные типы перемещений на границах литосферных плит нами включены в более общие понятия конструктивных и деструктивных процессов развития литосферы, каждому из которых присущи определенные комплексы-индикаторы.
Понятия «конструктивные» и «деструктивные» процессы развития литосферы впервые были использованы автором при составлении и анализе новых международных карт геологического содержания Северной и Центральной Евразии масштаба 1:2 500 000.
Эти карты были созданы в рамках завершившихся и действующих международных проектов: «Атлас геологических карт Центральной Азии и прилегающих территорий масштаба 1:2 500 000», «ГИС-Атлас России и сопредельных стран СНГ масштаба 1:2 500 000» и «Атлас геологических карт Циркумполярной Арктики масштаба 1:5 000 000» (Рис. 8).
В проекте по Центральной Азии приняли участие Российская Академия наук, ВСЕГЕИ, геологические службы Китая, Монголии, Казахстана и Республики Корея.
Территория проекта охватывает значительную часть Азиатского континента.
Тектоническая и металлогеническая карты Атласа были подготовлены российскими специалистами (Рис. 9).
Легенда тектонической карты была предложена академиком Ю.Г. Леоновым, президентом Международной подкомиссии по тектоническим картам Комиссии по геологической карте Мира (CGMW). Она состоит из двух частей, которые отражают время консолидации складчатых поясов и фундаментов кратонов, а также показывают возраст основания осадочных чехлов платформ и их мощность (Рис. 10). В складчатых областях цветом показан возраст консолидации коры, крапом выделены структурно-вещественные комплексы. Карта масштаба 1: 2 500 000 обладает как обзорностью, так и достаточной детальностью и поэтому является хорошей основой для надрегионального геологического анализа. При ее совмещении с картой рельефа отчетливо видны системы главных разрывных нарушений, кайнозойские рифтовые системы и структуры центрального типа.
Карта показывает литогеодинамические связи осадочных бассейнов с обрамляющими складчатыми структурами.
Рис. 8. Пространственные границы международных проектов, проводимых под эгидой подкомиссии (CGMW) по Северной Евразии.
Рис. 9. Тектоническая карта Центральной Азии и прилегающих территорий на радарной рельефной основе.
Рис. 10. Легенда к тектонической карте Центральной Азии и прилегающих территорий.
Табл. 1. Комлексы-индикаторы конструктивных процессов развития литосферы.
Тектонические Геодинамические Магматические Минерагенические Офиолитовые комплексы, Хромитовые, молибден Активные окраины Субдукция океанов (западно- островодужные системы, медно-порфировые, золото Аккреция тихоокеанский и латеральная вулкано-плутонические серебряные и золото-медные андийский типы) пояса месторождения (Грасберг, Поргера, Янакоча, Ладолам) Щиты, платформы и Гранит-зеленокаменные, Золото-никелевые Аккреция их плитные комплексы вертикальная гранулит-гнейсовые, (Камбалла), железорудные гнейсо-амфиболитовые (BIF), урановые и комплексы. Габбро- золоторудные анортозитовые, (Витватерсранд), хромитовые ультрамафит-мафитовые с платиноидами, дифференцированные. полиметаллические SEDEX Гранодиорит- (Маунт-Айза, Брокен-Хилл), адамеллитовые, гранит- железорудные (скарновые), Подвижные пояса лейкогранитовые, полиметаллические аляскитовые комплексы. колчеданные в подвижных Коллизия Вулкано-плутонические поясах или MTV-типа в дифференцированные плитных комплексах. Уголь, Орогенез комплексы каменная соль, фосфориты.
Рис. 11. Глобальные подвижные пояса и кратоны.
Рис. 12. Проявления конструктивных тектонических процессов и связанные с ними месторождения на карте Мира.
1 – подвижные пояса;
2 – офиолитовые пояса;
3 – хромитовые с платиноидами месторождения в офиолитах (а – гиганты, б – крупные);
4 – вулканогенные колчеданные (VMS-типа) месторождения (а – гиганты, б – крупные);
5 – Cu-Mo-Au-Sn-порфировые месторождения (а – гиганты, б – крупные/ На тектонической карте Центральной Азии и прилегающих территорий в соответствии с принятой легендой основное внимание было уделено отражению проявлений аккреционно-коллизионной тектоники в литосфере (Табл. 1;
Рис. 11-12).
Именно эти процессы предопределили структуру и границы Урало-Монголо-Охотского и Тихоокеанского подвижных поясов. Однако при анализе этих карт стала очевидной исключительно важная роль рифтогенеза и мантийного магматизма в преобразовании континентальной коры этой территории и формировании ее металлогенического профиля. Конструктивные и деструктивные процессы, которые определяют закономерности проявления и взаимосвязь тектоники, магматизма и металлогении этого региона, могут быть охарактеризованы соответствующими определенными комплексами-индикаторами (Петров 2008, 2009). Конструктивные и деструктивные процессы и соответствующие им комплексы-индикаторами обсуждались на 33-й сессии Международного геологического конгресса в г. Осло (Petrov, 2008, in the 33rd International Geological Congress, CD-Rom) и на IX научных чтениях памяти академика РАН А.Д. Щеглова на Ученом совете ВСЕГЕИ.
Деструктивные тектонические процессы, так же как и конструктивные, имеют вполне определенные геодинамические, магматические и металлогенические комплексы индикаторы (Табл. 2).
Для процессов деструкции литосферы характерны тектонические структуры растяжения – зоны океанического и континентального рифтогенеза, пассивные океанические окраины, меж- и внутриплатформенные геодепрессии. Эти процессы сопровождаются мощными излияниями океанических и континентальных платобазальтов больших изверженных провинций (LIP), бимодальным и щелочным вулканизмом. С этими зонами связаны интрузивы: ультрамафит-мафитовые с сульфидной медно-никелевой минерализацией, щелочно-ультрамафитовые с карбонатитами, алмазоносные кимберлиты и лампроиты (Рис. 13).
Табл. 2. Комплексы-индикаторы деструктивных процессов развития литосферы Тектонические Геодинамические Магматические Минерагенические Базальты срединно- Железо-марганцевые Океанические плиты океанических хребтов, конкреции, кобальт Спрединг дифференцированные пикрит- марганцевые корки, Срединно и щелочно-базальтовые серии глубоководные океанические хребты океанических островов, полиметаллические руды и внутриокеанические плато рудоносные илы Щиты, платформы и их Покровные базальты Медно-никелевые с плитные комплексы континентов (LIP) и их палладием и платиной пассивных окраин, (Норильск, Стиллуотер).
Тектоно ультрамафит-мафитовые Золоторудные (Хоумстейк), Внутри- магматическая расслоенные комплексы, редкоземельные и урановые континентальные активизация и щелочно-ультрамафитовые, (Томтор, Араша, Итатао, щелочно-мафитовые и Якупиранга).
окраинно- Рифтинг щелочно-гранитовые Алмазоносные. Нефть, континентальные комплексы. Кимберлиты, природный газ, соль, уголь, подвижные пояса лампроиты, автономные фосфориты, газогидраты карбонатиты, флюидизиты Рис. 13. Проявления деструктивных тектонических процессов и связанные с ними месторождения на карте Мира.
1 – древние платформы и континентальные массивы;
2 – провинции платобазальтов и щелочных базальтов;
3 – щелочные ультраосновные и карбонатитовые провинции (4 – месторождения-гиганты, 5 – крупные месторождения Nb, Ta, REE, U, Zr, Ti, Fe);
6 – кимберлитовые и лампроитовые провинции (7 – месторождения-гиганты, 8 – крупные месторождения алмазов);
9 – провинции расслоенных перидотит габбровых массивов с сульфидным Ni-Cu-PGE оруденением (10 – месторождения-гиганты, 11 – крупные месторождения).
Деструктивные процессы приводят к тектоно-термальной переработке и тектоно магматической активизации в континентальной коре, а также глубоким ее расколам, вплоть до мантии, с образованием новой океанической коры. С глубинными разломами в литосфере связаны зоны высокого прогрева и декомпрессии, внедрения в кору глубинного мантийного вещества и флюидов. Очаговый характер проявления этих процессов предопределил точечное и узловое распределение ассоциирующих с ними месторождений полезных ископаемых и приуроченность месторождений к кратонам и крупным сиалическим блокам.
Процессы деструкции накладываются на структуры конструктивной стадии развития земной коры. А.Д. Щеглов [1966, 1968, 1983] приводит ставшие уже классическими примеры областей мезозойской тектоно-магматической активизации в байкалидах, каледонидах и герцинидах Западного Забайкалья.
Временные взаимоотношения разновозрастных конструктивных и деструктивных процессов в соответствии с представлениями автора [80-83] отображены на Рис. 14.
Рис. 14. Временные соотношения конструктивных и деструктивных процессов.
Как правило, каждый крупный этап деструкции консолидированной коры приводил к континентальному рифтогенезу и последующему формированию более обширных по площади надрифтовых депрессий. Таким образом, обеспечивалось взаимодействие осадконакопления и эндогенной активности, необходимое для формирования продуктивных нефтегазоносных, угленосных и рудоносных осадочных бассейнов (Рис. 15-17).
Рис. 15. Комплексы-индикаторы конструктивных и деструктивных процессов, проявленных в юре в Центральной Азии и на прилегающих территориях.
Рис. 16. Комплексы-индикаторы конструктивных и деструктивных процессов, проявленных в меловой период в Центральной Азии и на прилегающих территориях.
Рис. 17. Комплексы-индикаторы конструктивных и деструктивных процессов, проявленных в кайнозое в Центральной Азии и на прилегающих территориях.
Выявление и картографирование комплексов-индикаторов деструктивных и конструктивных процессов, происходящих в глубинных слоях земной коры, во многом способствует более глубокому пониманию синхронных геологических событий на сопредельных участках континетов, зон перехода континент-океан и океанов.
Региональные неотектонические структуры, связанные с деструктивными процессами развития материковой и океанической коры, во многом определяют современный облик земной поверхности нашей планеты. Первоочередной задачей тектонического исследования является геоструктурное районирование, под которым понимается выявление и геолого-геофизическое обоснование иерархической геоблоковой делимости литосферы значительной части Евразийского континента и прилегающих частей Мирового океана.
Алгоритм такого районирования отработан на конкретном материале по Циркумполярной Арктической области Земли. Эта территория объединяет регионы с резко различной степенью изученности (суша, шельф, глубоководные Арктический и Норвежско-Гренландский бассейны). Только комплексный подход, с широким использованием геологических, геофизических, геоморфологических, дистанционных, изотопно-геохимических методов изучения глубинных уровней земной коры во всех регионах и зондирования вероятного строения структур глубоководных частей океана, может дать обоснованный вариант тектонического районирования и геоблоковой делимости такой территории.
Структурированность и геоблоковая делимость Циркумполярной области, в первую очередь в пределах Арктического бассейна и его континентальных окраин, достаточно отчетливо различается по характеру магнитного и гравитационного полей с использованием актуализированных карт потенциальных полей, ранее созданных в рамках международных проектов, космического образа Российской Арктики, международной геологической карты Арктики, макета тектонической карты и других материалов. Многоуровневость районирования территории была обеспечена использованием иерархически построенных и согласованных между собой классификаций геофизических аномалий и тектонических элементов, которые они характеризуют. Так, в районировании аномальных магнитных и гравитационных полей Циркумполярной Арктики используются три ранга единиц: провинции (самые крупные территориальные единицы районирования потенциальных полей), области и районы. Им соответствуют тектонические элементы также трёх рангов. К первому относятся континенты и океаны (крупнейшие домены, сложенные континентальной или океанической корой), ко второму принадлежат отдельные океанические бассейны (например, Норвежско-Гренландский, Арктический, Баффин-Лабрадорский), платформы, крупные кратоны, складчатые области;
третьему соответствуют отдельные крупные сегменты спрединговых бассейнов или протяженные подводные поднятия типа Исландско-Фарерского порога), частные эпиконтинентальные бассейны, складчатые пояса и небольшие щиты или мегаблоки в пределах крупных щитов.
Такое районирование потенциальных полей и оконтуривание областей по характеру аномальных полей со всей очевидностью демонстрирует геоблоковую делимость сопредельных участков континетов, зон перехода континент-океан и океанов (Рис. 18-19).
Районирование потенциальных полей (выделение провинций) Оконтуривание провинций по АГП АГП ТИЛТ характеру аномальных полей с использованием карт потенциальных полей и их трансформант ТОп ЦАп САп АМП АМП ВГ ЕАп СОХп Провинции в пределах Циркумполярной Арктики Рис. 18. Районирование потенциальных полей с выделением областей на примере территории Циркумполярной Арктики.
Составлению тектонической карты Циркумполярной Арктики предшествовал и её сопровождал ряд полевых и аналитических исследований и картографических обобщений.
В наименее изученных и спорных регионах Центральной Арктики, и на арктических островах (Новосибирских, Де Лонга) были проведены систематические батиметрические, сейсмические, полевые геологические исследования, опробование морского дна и изотопное датирование донно-каменного материала и ключевых объектов в структурах обрамляющей суши. Обобщены и переинтерпретированы геофизические данные по потенциальным полям, геотрансектам и системам сейсмических профилей, составлена модель глубинного строения литосферы российской Арктики м-ба 1:5 000 000, которая придала третье, глубинное, измерение всем материалам по тектонике региона. Её составными элементами являются комплект цифровых карт: поверхности Мохо и мощности консолидированной коры, мощности осадочного чехла, схематическая карта типов земной коры, и Циркум-Арктический глубинный геолого-геофизический разрез.
Карта типов земной коры имеет особое значение для Циркумполярного региона. В его пределах континентальная кора почти повсеместно затронута деструктивными процессами вплоть до современных, а её переходы в новообразованную кору океанического типа активно изучаются и являются предметом острых дискуссий.
Впервые составленная схематическая карта типов земной коры играет роль связующего звена между собственно геофизическими и тектонической картой.
Для составления такой карты была разработана классификация геодинамических типов земной коры, определены их сейсмические скоростные и мощностные параметры.
Полный набор геодинамических типов земной коры, приведенный в легенде к карте отражает процесс превращения исходной океанической коры через примитивную переходную в континентальную кору с дальнейшей её деструкцией, растяжением и утонением, вплоть до полного разрыва, спрединга и возникновения новой океанической коры.
Рис. 19. Макет тектонической карты Циркумполярной Арктики масштаба 1:5 000 000.
На основе обобщенной модели строения континентальной и океанической коры с использованием критериев мощности и сейсмических скоростных параметров на карте показано распространение крупных структур континентальной и океанической коры, включая стандартную кору или утолщенную кору океанических плато и горячих точек, а также глубокие внутриконтинентальные впадины с сильно редуцированной земной корой, по геофизическим характеристикам близкие к океаническим. Континентальная кора представлена пятью геодинамическими подтипами - утоненная кора подводных рифтов и котловин, утоненная кора подводных хребтов и поднятий, маломощная кора шельфовых морей, нормальная кора платформ и складчатых систем, а также аномально мощная кора коллизионных областей и некоторых щитов.
Таким образом, на карте типов земной коры на основании имеющихся геофизических и морфологических данных выделены три доминирующих типа консолидированной коры – зрелая континентальная, сохранившая свою целостность, растянутая и утоненная, подвергшейся рифтогенной деструкции, и новообразованная океаническая (Евразийского и Норвежско-Гренландского бассейнов). Важным индикатором глубокой деструкции консолидированной коры и литосферы является аномально повышенная мощность осадочного чехла, зафиксированная в осадочных бассейнах, испытавших устойчивое глубокое погружение: Восточно-Баренцевском, Северо-Чукотском, Канадском, а также в отдельных депрессиях платформ и мезозойских складчатых поясов.
Все упомянутые 11 карт Циркумполярной Арктики выполнены на единой географической основе в единой картографической проекции и входят в состав ГИС проекта (GIS_TeMAr), использующего общие базы геоданных.
Важным элементом тектонической карты и 3D модели глубинного строения литосферы Циркумполярной Артики является геолого-геофизический разрез земной коры и верхней мантии длиной 7600 км, с разрывом в непосредственных сейсмических наблюдениях порядка 1 тыс. км - в районе Евразийского океанического бассейна. Линия Циркум-Арктического геотрансекта пересекает все наиболее значимые тектонические структуры в Российском секторе Арктики и максимально полно обеспечена фактическими геофизическими наблюдениями. Геотрансект объединяет сейсмические профили ГСЗ: 1 ЕВ-1-АР-Трансарктика-92-Арктика-2000-Арктика-2005-5-АР-2-ДВ и включает три элемента: сводный скоростной разрез, плотностную модель и интерпретационный структурно-вещественный геологический разрез.
Этот разрез сопровождается специально разработанной легендой. Вдоль профиля уточнено до глубины 60 км иерархическое геоблоковое строение территории, показано распространение стандартной океанической коры, которая однозначно ограничена рамками Евразийского бассейна, подтверждено утонение континентальной коры в пределах хребта Ломоносова и поднятия Менделеева, обнаружены признаки нормального трёхслойного строения коры и следы мощного андерплейтинга в районе поднятия Менделеева. Составленный Циркум-Арктический геолого-геофизический разрез позволил упорядочить геолого-структурное районирование в российском секторе Арктики.
Кроме геофизики и батиметрии большое значение для выделения различных типов земной коры имеют материалы донного опробования. В 2009-2012 г.г. в Центре изотопных исследований ВСЕГЕИ получены новые данные изотопного датирования по цирконам магматических пород, драгированных из района хребта Ломоносова и поднятия Менделеева. Эти породы представлены биотитовыми гнейсо-гранитами с архейским возрастом 2,6 млрд. лет и габбро-долеритами с возрастом 800 млн. лет, что соответствует позднему рифею. При этом все цирконы высокоурановые, аналогичные цирконам из траппов континентов. Кроме того, в базитах выявлены ксеногенные зерна циркона, по облику и возрасту (2650 Ma) близкие архейским цирконам из гнейсо-гранитов;
по видимому, они были захвачены базитовой магмой при прохождении через древнюю континентальную кору. По ряду признаков интрузивные породы имеют местное происхождение и не являются продуктами дальнего ледового переноса.
В палеозойских песчаниках и кварцитах поднятия Менделеева с возрастом 430- млн. лет обнаружены архейские детритовые цирконы (3.1 млрд. лет), что свидетельствует об участии древних источников в образовании этих песчаников.
В пелагических осадках (у западного подножья и на юге хр. Ломоносова) обнаружены весовые содержания акцессорного циркона, что не характерно для областей с океанической корой. По цирконам получены определения возраста от триасового ( млн. лет) до архейского (2,6 млрд лет), совпадающего с архейским возрастом (2,6-2, млрд. лет ) обломков гнейсо-гранитов, содержащихся в этих илах.
Полученные геохронологические данные свидетельствуют о присутствии древних (архейских и палепротерозойских) образований в фундаменте Центрально-Арктических поднятий. В целом же комплексный подход, с широким использованием геологических, геофизических, геоморфологических, дистанционных, изотопно-геохимических методов изучения глубинных уровней земной коры во всех регионах и зондирования вероятного строения структур глубоководных частей океана, может дать обоснованный вариант тектонического районирования или геоблоковой делимости такой территории и соответственно использован при рассмотрении вопроса о расширении внешних границ континентального шельфа арктических и дальневосточных морей Российской Федерации.
3. Третье защищаемое положение Положения о геоблоковой делимости литосферы и комплексах-индикаторах конструктивных и деструктивных геодинамических процессов использованы для выделения крупных таксонов с различной металлогенической специализацией и количественной оценки минерально-сырьевого потенциала территории Российской Федерации и трансграничных регионов Северной и Центральной Евразии. На этой основе уточнены геологические границы металлогенических провинций, зон, рудных районов, узлов и выделены наиболее перспективные участки недр с количественно оцененными прогнозными ресурсами.
Рис. 20. Тектоническое районирование Центральной Азии и прилегающих территорий по времени консолидации континентальной коры.
Геологическая история формирования континентальной коры Центральной Азии и фундамента прилегающих кратонов от начала мезопротерозоя до конца мезозоя включает семь основных этапов консолидации (Рис. 20). Эти этапы реконструируются по сохранившимся вещественным комплексам-индикаторам геодинамических обстановок прошлого. Реликтами палеоокеанов, окраинных морей и элементами разновозрастных сутурных зон являются офиолиты Урала, Алтае-Саянской области, Северного Казахстана и Монголии.
Конструктивные тектонические процессы на территории Центральной Азии ответственны за формирование широкого спектра месторождений полезных ископаемых, включая хромитовые и платиновые месторождения в офиолитах, колчеданные полиметаллические, железо-марганцевые, медно-молибден-золото порфировые месторождения вулкано-плутонических поясов В пределах сутурных зон широко развиты кварцево-жильные и штокверковые месторождения зон смятия, а также серебро-свинцово-цинковые и золоторудные объекты, связанные с коллизионными гранитоидами. Для этих типов месторождений характерны линейное расположение и приуроченность к складчатым поясам (Рис. 21).
Рис. 21. Проявления конструктивных тектонических процессов и связанные с ними месторождения на территории Центральной Азии.
1 – офиолитовая ассоциация;
2-6 – месторождения в офиолитовых поясах: 2 – хромитовые крупные, 3 – средние и мелкие, 4 – Ni-Co кор выветривания, 5 – нерудного сырья (асбест, магнетит, тальк, драгоценные камни), крупные, 6 – средние и мелкие;
7–10 – месторождения в вулкано-плутонических поясах:
вулканогенные колчеданные (VMS-типа), крупные (7), средние и мелкие (8), Fe-Mn вулканогенно осадочные, крупные (9), средние и мелкие (10);
11, 12 – Cu-Mo-Au-Sn-порфировые месторождения крупные (11), мелкие (12);
13, 14 – золотые кварцево-жильные и штокверковые мезотермальные месторождения коллизионных зон: крупные (13), средние и мелкие (14).
Проявления деструктивных процессов и связанные с ними месторождения платино-никелевых руд, редкоземельных карбонатитов и алмазоносных кимберлитов широко распространены на территории Центральной Азии (Рис. 22).
На территории Центральной и Восточной Азии особенно широко распространены и относительно хорошо сохранились следы деструкции мезозойского и кайнозойского возраста. Цифровой материал тектонической и металлогенической карт с базами данных обеспечивает возможности надрегионального геологического и металлогенического анализа крупнейших тектонических структур Земли. Это можно видеть на примере последовательных возрастных интервалов мезозоя и кайнозоя (Петров, 2008). В раннем триасе деструктивные тектонические процессы в виде системы рифтовых структур проявились в фундаменте Западно-Сибирской и Туранской плит. По периферии этих рифтовых систем расположены ареалы мантийного – кимберлитового, лампроитового и карбонатитового магматизма.
Рис. 22. Проявления деструктивных тектонических процессов и связанные с ними месторождения на территории Центральной Азии.
1–3 – ареалы проявления внутриплитного магматизма (1 – платобазальты, 2 – габбро-долериты, 3 – щелочные граниты и сиениты, нефелиновые сиениты и сынныриты);
4–6 – щелочные ультраосновные и карбонатитовые (УЩК) комплексы (4 – массивы УЩК, 5 – трубки лампроитов и туффизитов, 6 – трубки кимберлитов неалмазоносных);
7 – крупные месторождения железа в брекчиевых трубках (ангаро-илимский тип);
8, 9 – карбонатитовые Ta, Nb, Zr, REE, Ti, Fe, P месторождения (8 – крупные, 9 – средние и мелкие);
10 – кимберлитовые месторождения алмазов;
11, 12 – сульфидные Ni-Cu-PGE магматические месторождения (11 – крупные, 12 – средние и мелкие);
13, 14 – эпитермальные крупные месторождения (13 – комплексные Au-Ag-Co-Hg-Sb-fl, 14 – урановые и уран-флюоритовые).
При этом в области развития мощной сиалической коры Центральной Азии индикаторами деструктивных процессов являются пояса щелочных и редкометальных лейкогранитов. В юре деструктивные тектонические процессы развиваются в крайней восточной части региона, для которой характерен умеренно-щелочной базальтовый вулканизм. Эта стадия завершается локальными проявлениями риолит-базальтового, щелочно-базальтового, карбонатитового и лампроитового магматизма. Меловые деструктивные процессы проявились в восточной части рассматриваемой территории.
Вдоль южной окраины Сибирского кратона прослеживаются ареалы щелочных ультраосновных и карбонатитовых массивов, лампроитовых, щелочно-пикритовых даек и диатрем. К юго-востоку они сменяются серией раннемеловых угленосных грабенов с проявлениями риолит-базальтового вулканизма. В кайнозое на всей изученной территории возникли новые внутриконтинентальные осадочные бассейны;
были сформированы Восточно-Азиатский рифтовый пояс и Байкальская рифтовая система. В широкой полосе от Тянь-Шаня до Сихотэ-Алиня проявился внутриконтинентальный платобазальтовый и щелочно-базальтовый вулканизм.
Процессы деструкции накладываются на структуры конструктивной стадии развития земной коры. А.Д. Щеглов [1966, 1968, 1983] приводит ставшие уже классическими примеры областей мезозойской тектоно-магматической активизации в байкалидах, каледонидах и герцинидах Западного Забайкалья (Рис. 23).
Рис. 23. Области мезозойской тектоно-магматической активизации в байкалидах, каледонидах и герцинидах Западного Забайкалья.
1-4 – структуры с корой, консолидированной к началу мезопротерозоя (1), в девоне (2), в позднем карбоне – ранней перми (3), к середине триаса (4);
5 – мезозойские гранитоидные комплексы;
6 – юрские молассы;
7 – мезозойские метаморфические валы и ядра кордильерского типа;
8 – раннемеловые рифтогенные угленосные грабены;
9 – зоны эпитермальной минерализации;
10 – разломы (а – главные, б – постколлизионные и рифтогенные редкометалльные лейкограниты, аляскиты. онгониты, 14 – гипабиссальные интрузивы порфирового типа, 15 – клинопироксенит-анортозит-лейкогаббровые расслоенные массивы, 16 – габбро-норит-ортопироксенитовые расслоенные массивы);
17–23 – мезозойские эндогенные месторождения: 17 – редкометалльные грейзено-жильно-штокверковые Li, Be, Mo, W, Sn, Bi, 18 – гидротермальные жильные Pb-Zn, 19, 20 – месторождения в щелочных комплексах и карбонатитах (19 – апатитовые, 20 – редкоземельные и редкометалльные TR, Ta, Nb, Th, U), 21-23 – эпитермальные (21 – Au, Ag, 22 – Hg, Sb, As, 23 – флюоритовые, баритовые, стронциевые);
24 – ранг объектов (а – крупные и средние месторождения, б – мелкие месторождения и рудопроявления).
В областях автономной тектоно-магматической активизации и блоковой тектоники А.Д. Щегловым выделяются две стадии развития, с каждой из которых связан свой комплекс эндогенных руд. Для месторождений олова, вольфрама, молибдена, редких земель, полиметаллов, меди, урана и висмута первой стадии обычна связь с малыми трещинными интрузиями пестрого состава и комагматичными им эффузивами. Вторая стадия представлена эпитермальными месторождениями флюорита, барита, марганца, полиметаллов, сурьмы и ртути. Они ассоциируют с основными и щелочными интрузивами.
Все эти рудные объекты сформировались в приповерхностных условиях при характерном для деструктивной стадии резком перепаде давления и температуры. Месторождения строго контролируются разрывными нарушениями и характеризуются значительными размерами рудных тел.
Формулируя основные положения концепции нелинейной металлогении, А.Д. Щеглов [1983] обращал внимание на необходимость изучения особенностей формирования мантийных месторождений в связи со строением подкоровых слоев тектоносферы и закономерностей размещения этих месторождений в структурах земной коры. Анализ Тектонической карты Северной, Центральной и Восточной Азии показывает отчетливое проявление двух главных типов тектонических процессов на всей территории. Мы видим, что в результате последовательного воздействия или интерференции двух типов тектонических процессов - конструктивного и деструктивного - формируются и преобразуются современные структуры Северной, Центральной и Восточной Азии. Эти же процессы формируют и латеральную металлогеническую неоднородность – структурированность, выраженную формированием различных металлогенических таксонов, отражающих одновременно и иерархию таких таксонов.
Реализация базовых положений о минерагенической роли пространственно временных взаимотношений двух типов тектонических процессов - конструктивного и деструктивного – происходила в процессе составления Металлогенической карты Центральной Азии и прилегающих территорий, охватившей площади 10 государств:
России, Казахстана, Монголии, Китая, Республики Корея, а также Узбекистана, Туркмении, Киргизии, Таджикистана и Корейской Народной Демократической Республики (суммарно - около 20 млн. км2). На Карте приведены более тысячи металлогенических единиц районирования четырех рангов – от минерагенических провинций до рудных узлов и показано до пяти тысяч месторождений (Рис. 24).
Рис. 24. Металлогеническая карта Центральной Азии и прилегающих территорий масштаба 1:2 500 000.
Карта создана в рамках международного проекта «Атлас геологических карт Центральной Азии» [2002-2008 гг.]. Решением Координационного совета Россия была определена координатором работ по составлению Металлогенической карты. В работе по составлению металлогенической карты принимали участие крупные коллективы геологов Китайской академии геологических наук (CAGS), Всероссийского научно исследовательского геологического института (ВСЕГЕИ), агенства минеральных ресурсов Монголии (MRAM), Корейского института геологических и минеральных ресурсов (KIGAM). Металлогеническая карта была представлена на Симпозиуме «Геология и минеральные ресурсы Северной и Центральной Азии» в рамках 33-ей сессии Международного ( геологического конгресса (Осло, 2008 г.). К 34 сессии Международного геологического конгресса (Брисбен, 2012) готовится новая редакция международной металлогенической карты. Расширенный вариант этой карты включает территорию Южного Китая, арктические и Дальневосточные регионы России. На Карте и в объяснительной записке к ней охарактеризованы 64 металлогенические провинции, различающиеся по плотности распределения рудных районов, рудных узлов и собственно месторождений, подчеркивающие неоднородности и, возможность классифицировать геоблоки и характеризовать соответствующие им металлогенические провинции по параметрам: площадь, общее количество месторождений, количество крупных и уникальных месторождений, а также плотность размещения крупных месторождений тыс. км2 площади. Представляется целесообразным выделить 4 группы провинций по степени рудонасыщенности (условно, по металлогеническому потенциалу): уникальную, высоко-средне- и слабопродуктивные (1-4, соответственно). При этом, главное внимание обращается на количество крупных и уникальных месторождений в каждой провинции. В ходе комплексного металлогенического анализа территории, с использованием сводной Базы данных по месторождениям полезных ископаемых, намечены новые закономерности в размещении рудных объектов в приграничных территориях России с Китаем, Монголией, Казахстаном. Выявлены протяженные трансграничные рудоконцентрирующие металлогенические зоны, продольные и поперечные по отношению к Монголо-Охотской шовной тектонической зоне, в контурах которых сосредоточены практически все крупные промышленные мезо- и эпитермальные, главным образом, мезозойские месторождения золота, молибдена, урана, флюорита (Гэньхэ Аникинская, Дарасун-Стрельцовская, Онон-Чойбалсанская). Дополнительные (геохимические, изотопно-геохронологические, дистанционные) исследования позволили решить ряд задач по тектонике, геодинамике и металлогении сопредельных территорий России, Китая и Монголии. На Карте все или почти все месторождения и объекты локального районирования отнесены к 11 эпохам рудообразования. Анализ имеющихся данных показывает, что, практически, все металлогенические провинции являются полихронными, т.е. процессы рудообразования в них относятся к нескольким эпохам.
Важнейшей составной частью всего комплекса металлогенических исследований являются база данных (каталог) месторождений полезных ископаемых и перечень объектов металлогенического районирования. На карте и в базе данных по месторождениям находится 5317 рудных месторождений, охарактеризованных по многочисленным (до 23) параметрам, которые отражают размеры месторождений, их формационно-генетические и геолого-промышленные особенности;
содержат сведения о главных и второстепенных компонентах руд и их качестве. Параметром каждого месторождения являются сведения о возрасте мнения и связях месторождений с системой металлогенического районирования, геодинамической обстановке формирования месторождений. Металлогеническая карта представляет собой синтез традиционных разработок ВСЕГЕИ в области металлогении (структурно-вещественный подход, рудно формационный анализ, металлогенический анализ рудных узлов, геоблоковая концепция, концепция комплексов-индикатиоров и современных геодинамических построений.
Цифровой пакет Металлогенической карты и Каталога месторождений полезных ископаемых обладает значительным информационным ресурсом. Выполнена и корректная увязка цифровой модели карты с Каталогом месторождений. В результате была получена разнообразная информация по металлогенической специализации и закономерностям размещения различных видов полезных ископаемых. Полученные сведения о неравномерности распределения месторождений и объектов локального районирования позволяют анализировать и выделять территории для первоочередных геологоразведочных работ, а также ставят вопрос о причинах «безрудности» обширных территорий.
Созданная Металлогеническая карта Центральной Азии и представленная Объяснительная записка создают реальную основу для выполнения полноценного общего и специального металлогенического анализа, как по всей территории, так и по отдельным странам. В этом крупном научном труде заключены такие сведения, которые необходимы для обоснования закономерностей размещения крупных рудных районов и металлогенических зон, в том числе объектов, слабо проявленных на поверхности.